CN107036666A - 一种靶标式大口径管道量水装置及其量水方法 - Google Patents

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    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure

Abstract

本发明公开了一种靶标式大口径管道量水装置，包括靶标，靶标的前端封闭，后端敞开，靶标的前端开设有上下两个进水孔，靶标内部设置有第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器均通过第二止水圈固定在靶标的内壁上，靶标的顶端位于第一压力传感器和第二压力传感器之间的位置处开设有过线孔，第一压力传感器和第二压力传感器通过电线与管道外的二次仪表电连接，电线由立杆包覆，立杆穿过管道壁，在二次仪表和管道壁之间设置有第二止水圈。采用靶标作为水量计量的工具，靶标的形态为流线形，水阻小，且能通过一定含量杂质的水；利用内置的2个压力传感器差值，监测水流速度，同时以此信号启动或关闭计量仪表。

Description

一种靶标式大口径管道量水装置及其量水方法
技术领域
本发明属于流量测量技术领域，具体涉及一种靶标式大口径管道量水装置及其量水方法。
背景技术
在农业节水灌溉各项技术的推广应用中，灌溉量水是一项基础的和关键性的技术。对灌水效率及节水效果的评价、灌溉管理、计划用水及按方收费等，都要通过灌溉量水来进行。目前，我国正在推广节水灌溉技术，灌溉量水是管理节水措施中的重要内容。
超声流量计有压管道量水的垂直管法及水平管法(丁昆仑，中国农村水利水电2001.07.005)。
一种管道流量称及测量方法，属流量测量技术领域，用于解决测量管道内混合流体的质量流量及质量浓度的技术问题，由换能器、超声波流量计、压力变送器、称量传感器、智能显示仪和称量管等组成。
大口径水量计量方法主要是螺翼式水表，是速度式水表的一种，适合在大口径管路中使用，其特点是流通能力大、压力损失小。当水流入水表后，沿轴线方向冲击水表螺翼形的叶轮旋转后流出，叶轮的转速与水流速度成正比，经过减速齿轮传动后，在指示装置上显示通过水表的水总量。此外还有以标记为基础的测量方法：a.以各种示踪物注入法(放射性或无放射性)测量其传输时间或稀释程度(I 502975)，其中稀释法不能用于连续测量，b.以外加磁场或以其它方法使被测流体中形成某种特殊标记，再测其传输时间(如核磁共振法)，c.利用原来存在于流体中某种特殊信息的随机扰动(如压力、温度、电导率、电容等的瞬时脉动)用相关法测其传输时间以求出流量。此法国内已有样机，测量准确度约±3％-±5％。分流或溯量截面平均流速点流速的方法：分流式流量计可以用小尺寸的流量计测量大管道流量，能够大大节约投资，流量计可以是涡轮，水表或转子流量计等现有仪表型式，其工作原理是使主管流量Q与通过分流计量计的流量q之比为一常数，即可测出管道流量，但分流式计量精度偏低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足之处，提供一种靶标式大口径管道量水装置及其量水方法。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种靶标式大口径管道量水装置，包括靶标，靶标的前端封闭，后端敞开，靶标的前端开设有上下两个进水孔，靶标内部设置有第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器均通过第二止水圈固定在靶标的内壁上，靶标的顶端位于第一压力传感器和第二压力传感器之间的位置处开设有过线孔，第一压力传感器和第二压力传感器通过电线与管道外的二次仪表电连接，电线由立杆包覆，立杆穿过管道壁，在二次仪表和管道壁之间设置有第二止水圈。
所述第一压力传感器和第二压力传感器之间设置有用于固定第一压力传感器和第二压力传感器的支架。
所述靶标后端的内壁上设置有螺纹，第二压力传感器靠近螺纹的一侧设置有与螺纹匹配的螺纹圈。
采用上述的靶标式大口径管道量水装置进行量水的方法，具体步骤如下：
1)水从进水孔进入靶标内部，充满右端空腔，在第一压力传感器上造成压力，水从靶标左端进入靶标内部，在第二压力传感器上造成压力，水流不进入第一压力传感器和第二压力传感器之间的空腔；
2)利用第一压力传感器和第二压力传感器测得水流前后的压力p1和p2；
3)第一压力传感器和第二压力传感器通过电线将测得的压力值传送给二次仪表，通过二次仪表1的运算，得出瞬时流量Q；
4)二次仪表再将求得的瞬时流量Q进行积分，求得所求时间段内通过管道的总流量，这样可以通过二次仪表实时监测管道内的水流压力、流速和流量，为灌溉提供参数支持。
所述瞬时流量Q的计算公式如下：
Q＝k(P1-P2)δ
其中，P1，P2分别为第一压力传感器和第二压力传感器处的水压力；k为比例系数；δ为流量系数，δ与直径比β和流体流动状态有关，β＝d/D，d为与流向垂直的靶标直径，D为管道内径；Q为测出的流量。
相对于现有技术，本发明的有益效果：
1.采用靶标作为水量计量的工具，靶标的形态为流线形，与常规叶轮水表相比，水阻小，且能通过一定含量杂质的水；
2.利用特制的靶标结构，以靶标内置的2个压力传感器既可测得当前管道内的压力，又可监测水流状态；
3.利用内置的2个压力传感器差值，监测水流速度，同时以此信号启动或关闭计量仪表。
4.在管道上开直径20mm的孔，即可安装。
附图说明
图1是本发明在管道上的安装示意图。
图2是本发明靶标部分的结构示意图。
其中，1是二次仪表；2是第二止水圈；3是电线；4是立杆；5是靶标；6是管道壁；7是第二止水圈；8是进水孔；9是第一压力传感器；10是支架；11是第二压力传感器；12是螺纹；13是螺纹圈；14是过线孔。
具体实施方式
如附图1-2所示，一种靶标式大口径管道量水装置，包括靶标5，靶标5的前端封闭，后端敞开，靶标5的前端开设有上下两个进水孔8，靶标5内部设置有第一压力传感器9和第二压力传感器11，第一压力传感器9和第二压力传感器11均通过第二止水圈7固定在靶标5的内壁上，靶标5的顶端位于第一压力传感器9和第二压力传感器11之间的位置处开设有过线孔14，第一压力传感器9和第二压力传感器11通过电线3与管道外的二次仪表1电连接，电线3由立杆4包覆，立杆4穿过管道壁6，在二次仪表1和管道壁6之间设置有第二止水圈2。
二次仪表1在本发明中相当于控制器，可以进行数值的运算、比较。
第一压力传感器9和第二压力传感器11之间设置有用于固定第一压力传感器9和第二压力传感器11的支架10，支架10起到固定支撑第一压力传感器9和第二压力传感器11的作用。
靶标5后端的内壁上设置有螺纹12，第二压力传感器11靠近螺纹12的一侧设置有与螺纹12匹配的螺纹圈13，螺纹圈13起到固定支撑第二压力传感器11的作用。
采用上述的靶标式大口径管道量水装置进行量水的方法，具体步骤如下：
1)水从进水孔8进入靶标5内部，充满右端空腔，在第一压力传感器9上造成压力，水从靶标5左端进入靶标5内部，在第二压力传感器11上造成压力，水流不进入第一压力传感器9和第二压力传感器11之间的空腔；
2)利用第一压力传感器9和第二压力传感器11测得水流前后的压力p1和p2；
3)第一压力传感器9和第二压力传感器11通过电线3将测得的压力值传送给二次仪表1，通过二次仪表1的运算，得出瞬时流量Q；
4)二次仪表1再将求得的瞬时流量Q进行积分，求得所求时间段内通过管道的总流量，这样可以通过二次仪表1实时监测管道内的水流压力、流速和流量，为灌溉提供参数支持。
所述瞬时流量Q的计算公式如下：
Q＝k(P1-P2)δ
其中，P1，P2分别为第一压力传感器和第二压力传感器处的水压力；k为比例系数；δ为流量系数，δ与直径比β和流体流动状态有关，β＝d/D，d为与流向垂直的靶标直径，D为管道内径；Q为测出的流量。
本发明的工作过程如下：在管道上开直径为20mm的孔，即可直接安装本发明提供的靶标式大口径管道量水装置，靶标5的前端为迎水端，再将二次仪表1安装好，量水装置即可开始工作：
1)水从进水孔8进入靶标5内部，充满右端空腔，在第一压力传感器9上造成压力，水从靶标5左端进入靶标5内部，在第二压力传感器11上造成压力，水流不进入第一压力传感器9和第二压力传感器11之间的空腔；
2)利用第一压力传感器9和第二压力传感器11测得水流前后的压力p1和p2；
3)第一压力传感器9和第二压力传感器11通过电线3将测得的压力值传送给二次仪表1，通过二次仪表1的运算，得出瞬时流量Q；
4)二次仪表1再将求得的瞬时流量Q进行积分，求得所求时间段内通过管道的总流量，这样可以通过二次仪表1实时监测管道内的水流压力、流速和流量，为灌溉提供参数支持。
所述瞬时流量Q的计算公式如下：
Q＝k(P1-P2)δ
其中，P1，P2分别为第一压力传感器和第二压力传感器处的水压力；k为比例系数；δ为流量系数，δ与直径比β和流体流动状态有关，β＝d/D，d为与流向垂直的靶标直径，D为管道内径；Q为测出的流量。
二次仪表1可连接显示屏，将检测到的数据实时通过显示屏显示出来，供工作人员参考。
本发明价格低，适合于灌溉中大口径管道量水；多用途的靶标，即可测量管道的压力、流速、流量等主要参数一次测得；流线型的靶标结构，减少的水阻，提高了过污能力；2个压力传感器联合应用，防止水表误启动或关闭。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种靶标式大口径管道量水装置，其特征在于：包括靶标(5)，靶标(5)的前端封闭，后端敞开，靶标(5)的前端开设有上下两个进水孔(8)，靶标(5)内部设置有第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)，第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)均通过第二止水圈(7)固定在靶标(5)的内壁上，靶标(5)的顶端位于第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)之间的位置处开设有过线孔(14)，第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)通过电线(3)与管道外的二次仪表(1)电连接，电线(3)由立杆(4)包覆，立杆(4)穿过管道壁(6)，在二次仪表(1)和管道壁(6)之间设置有第二止水圈(2)。
2.根据权利要求1所述的靶标式大口径管道量水装置，其特征在于：所述第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)之间设置有用于固定第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)的支架(10)。
3.根据权利要求1所述的靶标式大口径管道量水装置，其特征在于：所述靶标(5)后端的内壁上设置有螺纹(12)，第二压力传感器(11)靠近螺纹(12)的一侧设置有与螺纹(12)匹配的螺纹圈(13)。
4.采用如权利要求1所述的靶标式大口径管道量水装置进行量水的方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)水从进水孔(8)进入靶标(5)内部，充满右端空腔，在第一压力传感器(9)上造成压力，水从靶标(5)左端进入靶标(5)内部，在第二压力传感器(11)上造成压力，水流不进入第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)之间的空腔；
2)利用第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)测得水流前后的压力p1和p2；
3)第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)通过电线(3)将测得的压力值传送给二次仪表(1)，通过二次仪表1的运算，得出瞬时流量Q；
4)二次仪表(1)再将求得的瞬时流量Q进行积分，求得所求时间段内通过管道的总流量，这样可以通过二次仪表(1)实时监测管道内的水流压力、流速和流量，为灌溉提供参数支持。
5.根据权利要求4所述的靶标式大口径管道量水装置进行量水的方法，其特征在于：所述瞬时流量Q的计算公式如下：
Q＝k(P1-P2)δ
其中，P1，P2分别为第一压力传感器和第二压力传感器处的水压力；k为比例系数；δ为流量系数，δ与直径比β和流体流动状态有关，β＝d/D，d为与流向垂直的靶标直径，D为管道内径；Q为测出的流量。
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